[發明專利]電化學傳感器的制備方法

有效

• 申請號: 201410092659.4
• 申請日: 2014-03-12
• 公開（公告）號: CN103808776B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 葉嘉明;王曉東;黃昱俊
• 申請（專利權）人: 杭州霆科生物科技有限公司
• 主分類號: G01N27/26
• 分類號: G01N27/26;G01N27/333
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及微加工領域，特別涉及一種電化學傳感器的制備方法。

背景技術

電化學傳感器是一種重要的分析檢測技術平臺，被廣泛應用于化學或生物分析領域。目前，電化學傳感器主要基于導電薄膜圖案化的濕法刻蝕方法制備而成，具體包括絲網印刷及濕法刻蝕工藝。絲網印刷技術由于加工速度快、成本低廉等優點，已被廣泛應用于微電極的批量生產，例如應用于電化學血糖試紙的制備。但是絲網印刷技術存在加工精度有限、制備微電極邊緣略為粗糙等局限性，因此不適用于對精度要求較高的微電極型電化學傳感器的制備。為了制備微電極，實驗室往往使用在導電薄膜，例如基于金屬導電層(包括Au、Ag、Pt等)或金屬氧化物(ITO)表面進行光刻法轉移圖形，繼而使用濕法刻蝕的方法進行微電極傳感器的制備。在光刻法結合濕法刻蝕的制備工藝中，雖然能夠獲得較高精度的電化學傳感器，但是由于制備過程需要昂貴的光刻機設備及超凈環境，而且需要大量的刻蝕液，因此難以實現電化學傳感器的低污染、低成本、批量化生產。

微流控芯片是一類以微通道網絡為結構特征的微型反應或分析系統。由于具有分析速度快、試劑消耗少、使用成本低、易集成和自動化等優點，微流控芯片已在化學、生物、醫學等領域的研究中得到廣泛的應用。

本發明的目的是基于微流控芯片的技術，結合濕法刻蝕方法，提供一種全新的用于電化學傳感器的快速、精確、高效、低成本及批量化的制備工藝。

發明內容

針對目前電化學傳感器制備的上述問題，本發明提供一種新的濕法刻蝕制備方法，具體的技術方案如下：通過在固體導電薄膜表面覆蓋一個微流控芯片，并將刻蝕性流體連續地導入微流控芯片中，從而實現導電薄膜的快速圖案化刻蝕。

本發明提供一種電化學傳感器的制備方法，所述的導電薄膜材料包括金屬、金屬氧化物、導電聚合物等，通過磁控濺射、電鍍、化學鍍、氣相沉積等方式制備于硅、玻璃、石英、聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲脂、聚苯乙烯等基片表面。

本發明提供一種電化學傳感器的制備方法，所述的微流控芯片的材料主要使用聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷等彈性高分子聚合物，其表面能夠與導電薄膜可逆鍵合。所述的微流控芯片的表面采用現有的微加工技術加工有開放式的微通道或刻蝕腔體結構，用于對導電薄膜進行圖案化刻蝕。加工方法包括光刻、注塑成型、激光燒蝕、精密數控車床加工等。

本發明提供一種電化學傳感器的制備方法，所述的微流控芯片上加工有至少一個刻蝕液的進口和出口，以及開放式通道或刻蝕腔室。所述的微流控芯片上的開放式通道或刻蝕腔室的平面結構與電化學傳感器的形狀互補，保證通道或刻蝕腔室中的刻蝕液與待加工的圖形接觸，而電化學傳感器部位則被微流控芯片的表面覆蓋保護。

本發明提供一種電化學傳感器的制備方法，所述的開放式通道或刻蝕腔室的深度或高度為0.1～1毫米，容積為0.1～1000微升。

本發明提供一種電化學傳感器的制備方法，所述的微流控芯片與導電薄膜的可逆鍵合方法有直接粘貼鍵合、雙面膠輔助粘貼鍵合、夾具緊固鍵合等，鍵合強度保證刻蝕過程不會漏液，并且刻蝕完成后可以方便地剝離。

本發明提供一種電化學傳感器的制備方法，所述的刻蝕可以是化學干法刻蝕、化學濕法刻蝕、電化學刻蝕，即所述的刻蝕性流體可以是刻蝕性氣體、酸堿刻蝕液、有機刻蝕液或電解液等。例如刻蝕ITO，可以使用HCl溶液，刻蝕Au，可以使用王水溶液等。

本發明提供一種電化學傳感器的制備方法，所述的刻蝕性流體的連續導入是通過外接的流體控制系統實現的，所述的流體控制系統包括蠕動泵、壓電泵、注射泵、電磁閥及導管等，可實現將刻蝕性流體連續地導入微流控芯片進行導電薄膜的刻蝕。由于導電薄膜表面的刻蝕液不斷更新，因此刻蝕效率獲得了極其顯著的提高，此外，由于微流控芯片內部刻蝕腔體的容積小，因此極大地降低了刻蝕液的消耗量。

本發明提供一種電化學傳感器的制備方法，所述的電化學傳感器的制備是通過基于微流控技術的動態刻蝕反應而實現的，大幅度降低試劑消耗的同時，顯著提高刻蝕的效率，特別適用于電化學傳感器的批量生產。

附圖說明